分析进口美国页岩气乙烷制乙烯经济性

　　1背景

　　乙烯是世界上产量最大的有机化学产品之一，是石油化工产业的核心。目前，中国已成为世界上仅次于美国的第二大乙烯生产国。当前乙烯工业发展的核心问题之一是原料优化，主要方向是轻质化。

　　但在北美、中东等国家裂解原料已逐渐由石脑油向乙烷转变，实现了高度轻质化的同时，我国乙烯工业还主要是以石脑油为原料，很少有用乙烷裂解制乙烯的装置。因此中国乙烯生产成本远高于北美、中东，甚至高于煤制甲醇(MTO)所得到乙烯的成本，缺乏应有的竞争力。IHS咨询公司《2014年世界乙烯分析》报告指出，在乙烯裂解资源方面，美国页岩气生产得到的廉价乙烷导致北美出现乙烷资源过剩，从而推动了美国的乙烯生产商投资改造和新建大批乙烷裂解装置。

　　预计2017—2025年美国乙烷裂解制乙烯的生产现金成本将为810美元/t，预测同期东南亚国家石脑油裂解制乙烯的生产现金成本为1281美元/t，充分说明了上述以乙烷为原料的乙烯装置具有良好的现金成本优势。表1是不同的裂解原料价格下乙烯生产现金成本的比较。

　　中国用石脑油原料裂解生产乙烯的现金成本为1086美元/t，而如果用进口乙烷制乙烯，现金成本则为689．6美元/t(如果使用进口美国乙烷，预测到中国的运费上限为135美元/t乙烯)。后者仅相当前者的63．5%，乙烯现金成本可降低396．4美元/t。说明如果能使用进口页岩气乙烷可获得较好的经济效益。如果在已有老装置上使用替代30%石脑油原料，1套百万吨乙烯仅成本效益就可达1．2亿美元/a，效益也相当可观。美国页岩气开发不仅对于世界能源领域产生了重大的影响，而且由于得到了大量的乙烷/凝析液(NGL)，对石化产业也产生了深刻的影响。

　　据美国能源安全分析公司最新研究报告显示，受页岩气产量快速增加的影响，乙烷作为伴生气产量大增，价格降低，美国新建天然气凝析液(NGL)分馏产能得到大幅增加，2013年美国NGL分馏能力增加至260万桶/d，比2012年增加57．5万桶/d。该报告称，2013年美国乙烷剩余产能已达6万桶/d。

　　世界上主要乙烷生产国有美国、加拿大、沙特等国，过去世界乙烷供应相对不足，主要生产国还是以国内消费为主，出口量有限。而今北美地区情况已经出现明显的变化。美国乙烷供应过剩的局面将令美国乙烷价格继续疲软，从而对石化工业形成利好局面。同时，美国分馏能力和输送至墨西哥湾沿岸的NGL管线输送能力大幅提升，将导致美国能生产和出口更多的乙烷产品。因此从资源角度分析，美国乙烷向海外出口是有资源条件的。

　　2美国页岩气乙烷出口情况

　　美国乙烷等轻烃出口课题已引起广泛注意，这是国际石化业的一个重要的动向。2014年6月在休斯敦召开的Benposium大会上，Bentek能源公司表示了这样的信息，美国包括乙烷、丙烷和丁烷在内的天然气液体出口量将从当前的48万桶/d增加至2019年的近150万桶/d。

　　未来5年内美国乙烷的价格仍将保持较低价格，预计2019年前将维持在低于50美分/加仑水平。实际上，目前美国乙烷已严重过剩，30%都要回注，因此未来3年内美国乙烷过剩量预计会从目前的15000kt/a扩大到65000kt/a，解决过剩唯一的途径很可能就是出口。

　　近年来，美国丙烷一直都在出口，出口丙烷前期投入比较小。但如果出口乙烷，前期投入很大，估计需要新建基础设施7．1亿美元，是丙烷的2倍，同时要新造专用冷冻运输船(单船高达1．2亿美元)。由于美国丙烷过去几年出口量大幅增长了近3倍，其价格和全球逐步接轨，导致乙烷与丙烷价格比从2012年初的75%下降至目前的仅30%。相比之下目前乙烷出口套利空间预计是丙烷的5倍以上，有望成为美国未来轻烃出口的主力军。

　　美国乙烷出口的第一步可能将是欧洲。和油头路线相比，欧洲乙烯装置用美国乙烷作原料，生产成本可下降363美元/t，具有良好的经济效益。欧洲为了提高化学工业的竞争力，一个方向就是寻找能提供有竞争力的原料。

　　由于美国国内乙烷等需求疲软，北美以外的生产商已开始拓展乙烷海外市场，如马塞勒斯的乙烷生产商已将乙烷销售到加拿大和英国、欧洲的部分乙烯生产商，瑞士的英力士公司(Ineos)、意大利Versalish公司和奥地利Borealis公司均已引进或考虑进口美国乙烷作为裂解原料。事实上，美国已开始向欧洲出口乙烷，为欧洲乙烯工业提供裂解原料。

　　3欧洲从美国进口页岩气乙烷的情况

　　进口、使用页岩气乙烷/凝析液(NGL)作为乙烯裂解原料虽然能获得良好的经济效益，但同时涉及到生产、储运(包括海运)和外贸等多个系统，前期投入也比较大，是一个很复杂的系统工程。

　　目前美国企业将出口的乙烷/凝析液(NGL)划分到经过简单处理的超轻质油(即经处理凝析油)一类，以此来规避美国立法禁止的原油出口法律。这一情况在美国可能很快将成为常态。2013年英力士公司已经从美国进口了1000kt乙烷，2014年欧洲已有4套装置改造成乙烷进料，预计总计可消耗乙烷4000kt/a。如果欧洲另外21个沿海的石化厂均改为乙烷进料，则预测总计乙烷需求可达到10000kt/a。

　　据了解，全球第一份美国乙烷出口合同———英力士公司进口美国的页岩气，用于其位于英国格兰茅斯(Grange-mouth)的石化厂和位于挪威拉夫内斯(Rafnes)的乙烷原料裂解装置。具体运输方案是从丹麦气体运输商Evergas租赁了6艘2．75万m3的LNG船，这将有利于英力士公司长期以优势价格从美国采购乙烷。据此，Evergas公司将原与总部设在上海的“太平洋海洋工程公司”合同订造的3艘该型新船，相应增至6艘。我国上海江南长兴重工也能制造大型LPG/LNG运输船。这说明了我国上海已经能够制造全球最大型、最先进的多用途气体运输船，可同时运输液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、乙烯、乙烷等石油化工气体。丹麦气体运输商Evergas公司是全球目前唯一一家乙烷运输商，Evergas公司去年宣布与英力士公司(Ineos)签订了为期15年的租约，将从2015年开始从美国“MarinerEast”项目运输乙烷原料至欧洲。

　　对于美国向亚洲出口轻烃，日本实际上已在规划之中。预计美国LNG有可能在2017年前后开始出口到日本。从目前价格看，美国产的LNG当地价格4美元/MMbtu左右(1kgLNG热值50．24MJ，1J=9．4782×10－4Btu，1tLNG热值相当于47．62MMbtu)，加上液化和运输增加6美元/MMbtu成本，预计未来日本从美国进口的LNG价格为10美元/MMbtu，2012年日本进口天然气的平均价格17美元/MMbtu(日本能源经济研究所调查数据)，从美国进口LNG价格可降低4成，这些信息对引进乙烷具有一定的参考意义。

　　我国乙烯工业原料石脑油等主要来自于炼厂，目前原油进口依存度很高(2014年进口原油3．1亿t，依存度59．6%)，从某种意义上讲我国裂解原料事实上也大部分来自于进口原油，从国内当前页岩气开发形势分析，利用自产页岩气乙烷的现实性很小，因此进口页岩气乙烷/凝析液(NGL)作为乙烯裂解原料应为一个比较现实的可选择方案。

　　近年来，我国在LNG、丙烷、丁烷及LPG海运方面已经有成熟经验和配套设备。在东南沿海的部分大型石化厂也有运输乙烯的经验和配套设备，有乙烯运输、储存设施的大乙烯有上海石化、扬子石化、茂名石化、镇海石化等。但是缺乏有关乙烷/凝析液(NGL)的贸易和运输经验以及有关配套设施。

　　4美国页岩气乙烷/凝析液(NGL)到东亚的海运物流分析

　　4．1航线分析

　　目前从美国将乙烷运输到东亚主要有三大主流航线:

　　1)西部港口出发航线。从美国西部港口出发，经过太平洋，最终到达日本，单程约2周。

　　2)南部/东部港口出发航线(经巴拿马运河—Panamacanal)。从美国南部/东部出发，经过巴拿马运河、太平洋，最终到达日本，单程约4周。图1是从美国海湾(USGulf)到日本的航线，航程9200海里，往返65d，4．2船/百万tLPG。

　　3)南部/东部港口出发航线(经好望角—CapeofGoodHope)。从美国南部/东部出发，经过好望角，到达日本，单程约6周。美国海湾(USGulf)到日本经好望角的航线如图2所示，航程15600海里，往返100d，6．4船/百万tLPG。

　　以上3条主要航线中，航线2(经巴拿马运河)可考虑为主要航线，比较成熟;航线1(西部港口出发)为次要航线，航次尚未大量开发;航线3(经好望角)为备选航线，航线风险小，但比较远，航程增加70%，运费高。

　　原计划巴拿马运河拓宽工程在2015年6月实行商业开放。根据扩建计划，巴拿马将在运河

　　两端各修建1个三级提升的船闸和配套设施。新建的第三套船闸长427m、宽55m、深18．3m，可容纳48．77m宽，365．76m长的船只通过。装载百万桶原油的油轮将可以通过巴拿马运河，使得来自非洲西部的石油和其他矿产资源可以直接运往中国。

　　4.2海运运力和运费分析

　　今后乙烷海上运输可能更多地使用VLGC船(VeryLargeGasCarrier)即超大型液化气运输船，容积在78000～85000m3，其特点是运费低廉，是小船(12～22kt)的50%左右。用3艘84K立型船(84000CBMVLEs)经巴拿马航线从北美到华东为例，每年的乙烷运力约为800kt。

　　表2列出了VLGC各主要船型的运价。表中第一列分别代指上述3种船型的基本款(C/M/B－－C型/簿膜型/B型)，以及加强款(C+/M+/B+－－C型+/簿膜型+/B型+)。加强款船可运输的产品种类与基本款船相同，但安全性更高，造价也相对更昂贵。第二列是整船的造价成本。第三列是折合到每天的运费。第四列是船型载重。第五列(HFO－重燃料油)是折合每吨重燃料油的COA租船运费(ContractofAffreightment)。第六列是折合每吨乙烷的COA运费。

　　表2数据表明:从美国墨西哥湾到远东，乙烷的运费应在85～125美元/t，表1使用的从美国进口乙烷运费135美元/t已超过上限应该是留有余地的。

　　值得指出的是，由我国自行研发、设计、建造的2艘83000m3超大型全冷式液化石油气运输船(VLGC)2014年底在上海同时签字交付，标志着我国船舶工业全面跻身世界高端液化气体运输船设计、建造的先进行列，为今后我国开发乙烷海运业务创造了很好的条件。

　　5结语

　　无论从全球还是从我国具体情况出发，实施裂解原料高度轻质化、引进和采用目前资源条件较好的页岩气乙烷/NGL作为裂解原料对提高石化工业竞争能力是一个具有重大战略意义的重要措施。目前欧洲石化工业已经先走了一步。纵观各方面条件我国已基本具备实施条件，但缺乏进口乙烷的经验和相关配套设施，需要仔细地进行各方面的前期准备工作，相信我国石化业在不远的将来可以实现这一目标。（文/瞿国华上海石油学会）